我國(guó)有19000多個(gè)建制鎮(zhèn)，60多萬(wàn)個(gè)行政村，250多萬(wàn)個(gè)自然村，其生活污水排放量約占我國(guó)生活污水總排放量的55%，但處理率很低，已成為區(qū)域水環(huán)境的重要污染源。其原因除了經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)投入較少外，更重要的是所采用的污水處理工藝不符合中國(guó)國(guó)情，致使已建成的污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行率很低。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，村鎮(zhèn)污水處理已經(jīng)在國(guó)家層面引起高度重視，環(huán)保部2010年將農(nóng)村污水處理列入環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)領(lǐng)域之一，并且在“十一•五”農(nóng)村環(huán)境綜合整治的基礎(chǔ)上，“十二•五”進(jìn)一步增大投入開(kāi)展農(nóng)村環(huán)境連片整治。黨的十八大將生態(tài)文明建設(shè)提升到國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略高度，環(huán)保部于2013年11月11日發(fā)布了《農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目建設(shè)與投資指南》，因此，突破技術(shù)瓶頸，研發(fā)和推廣適合國(guó)情的污水處理新技術(shù)，保障村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的可持續(xù)運(yùn)行，已成為我國(guó)水環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)的關(guān)鍵之一。
高負(fù)荷滲濾污水處理系統(tǒng)全景
現(xiàn)有的污水處理工藝雖然種類(lèi)繁多，但可歸納為生物處理技術(shù)和生態(tài)處理技術(shù)兩大類(lèi)。
生物處理技術(shù)包括大型污水處理廠的常用技術(shù)以及生物膜法、日本的凈化槽技術(shù)等，其共性是采用強(qiáng)動(dòng)力曝氣供氧，運(yùn)行能耗高，故障率高，需要不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員共同維護(hù)。小規(guī)模的處理系統(tǒng)常制造成地埋式一體化設(shè)備，在我國(guó)農(nóng)村污水處理中比較常用，但往往因運(yùn)行能耗大、維護(hù)困難、運(yùn)營(yíng)成本高而不能正常運(yùn)行。例如，廣東省東源縣某污水處理廠，日處理污水量約3000m3,運(yùn)營(yíng)費(fèi)用超過(guò)150萬(wàn)元/年（大約1.4元/m3污水），這對(duì)于大多數(shù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都是難以承受的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。農(nóng)村污水處理設(shè)施的規(guī)模更小，單位處理成本更高，而農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)能力更弱。
生態(tài)處理技術(shù)中最常用的是人工濕地，以潛流式濕地為主。由于沒(méi)有有效的供氧機(jī)制，國(guó)內(nèi)外大量研究和實(shí)踐均證明，日處理1m3污水需濕地面積10m2以上（美國(guó)環(huán)保署建議15-20m2）。然而，為了減少用地和控制投資，我國(guó)的應(yīng)用案例幾乎都是日處理1噸污水采用2-3m2的濕地（有的規(guī)模更?。?，并由此得出“人工濕地投資小”的錯(cuò)誤論點(diǎn)，其結(jié)果是系統(tǒng)正常運(yùn)行的時(shí)間很短（除非污水量很小），后因氧氣供應(yīng)不足使厭氧菌大量繁殖而變成黑臭污水潭，成為集中排污點(diǎn)，危害周?chē)h(huán)境和居民生活。此外，人工濕地系統(tǒng)在冬季低溫條件下不能正常運(yùn)行甚至失效已是共識(shí)。因此，采用人工濕地進(jìn)行污水處理在大多數(shù)情況下是不適用的。
生物+生態(tài)組合技術(shù)：日處理1m3污水用地面積約3m2，但其生物處理單元的運(yùn)行費(fèi)用和管理維護(hù)問(wèn)題同樣突出。
廣州市水務(wù)局專(zhuān)家和領(lǐng)導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)考察
據(jù)悉，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所科研人員經(jīng)過(guò)10多年的努力，研發(fā)了“高負(fù)荷地下滲濾污水處理復(fù)合技術(shù)”，它包括沉淀厭氧、地下滲濾和深度處理三個(gè)處理單元。其中，沉淀厭氧單元主要去除污水中的懸浮物和提高可生化性，地下滲濾單元為好氧處理，去除污水中的有機(jī)物、氨氮等還原性物質(zhì)和部分磷酸鹽，深度處理單元主要用于反硝化脫氮和深度除磷。該技術(shù)通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，合理控制污水在地下滲濾單元中的運(yùn)移路徑，在使污水與濾料表面生物膜充分接觸的同時(shí)，避免水流受阻，保障系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；通過(guò)優(yōu)化濾料配方提高系統(tǒng)的污染物去除效果；通過(guò)集成創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了各處理單元之間的功能互補(bǔ)和協(xié)同耦合，保障污水處理效果；在此基礎(chǔ)上，采用間歇性進(jìn)水、落干期間適量通風(fēng)，避免淹水曝氣的運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下滲濾單元的高效低耗供氧。
陳繁榮研究員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)介紹
采用高負(fù)荷地下滲濾污水處理復(fù)合技術(shù)，日處理1m3污水需土地面積1.5-2.0m2，且地表可規(guī)劃為綠地公園、休閑場(chǎng)地等；設(shè)備簡(jiǎn)單，且均為間歇短時(shí)工作制設(shè)備，故障率很低，維護(hù)簡(jiǎn)便；投資與城市污水處理廠常用的生物處理技術(shù)相近，運(yùn)行能耗僅為城市污水處理廠的1/5；處理系統(tǒng)位于地下，且可以調(diào)節(jié)地下滲濾單元的溫度，系統(tǒng)運(yùn)行受氣候條件影響小。因此，該技術(shù)克服了污水生物處理及其衍生技術(shù)運(yùn)行成本高、管理維護(hù)復(fù)雜的缺點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)地下滲濾技術(shù)和人工濕地技術(shù)占地面積大的缺點(diǎn)，克服了人工濕地運(yùn)行受氣候條件限制且容易滋生蚊蟲(chóng)的缺點(diǎn)。該技術(shù)獲5項(xiàng)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利授權(quán)，2009年入選住建部“全國(guó)農(nóng)村生活污水處理優(yōu)秀案例”，2010年入選住建部和科技部“村鎮(zhèn)宜居型住宅技術(shù)推廣目錄”，并先后入選環(huán)保部2010年度和2012年度“國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄”。2008年以來(lái)采用該技術(shù)在江蘇、廣東、福建、湖南、安徽、浙江、江西、山西、吉林、天津、四川和河南建成示范和應(yīng)用工程近200項(xiàng)，日處理污水10m3至2000m3，證明了該技術(shù)為村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施可持續(xù)運(yùn)行提供了技術(shù)保障。
